配電變壓器受雷擊分析與防雷措施研究

摘要：隨著國網公司建設堅強智能電網理念的提出，如何有效提高配電變壓器的防雷性能顯得越來越重要。文章分析了雷擊的形成過程以及雷擊損害配電變壓器的種類與特點，指出了配電變壓器遭受雷害事故的原因，探討了配電變壓器接線方式與受雷害的關系，最后結合實際工作經驗提出了幾種促使配電變壓器有效防雷的措施。

關鍵詞：配電變壓器；雷擊事故；防雷措施；智能電網；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM862 文章編號：1009-2374（2016）12-0116-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.054

隨著我國城鄉規模的不斷擴大，配電網的供電面積越來越大，所需的配電變壓器也日益增多。而這些配電變壓器都極易受到雷電的損壞，一旦配電變壓器被雷電損壞后，必然會造成大面積的停電現象，直接影響到人們日常的學習、生產與生活。為了有效防止雷擊侵害配電變壓器，我們就必須弄清楚雷擊的種類、特點以及侵害機理。

1 雷擊及對配電網的損害

1.1 雷擊的形成

雷擊是一種瞬間脈沖放電，其形成主要是在強對流條件下，發生位置主要在云層與云層之間以及云層與大地之間。雷擊放電的一個主要特點就是重復放電，每次的脈沖個數平均在3～4個之間，其組成主要有預放電、主放電以及余輝放電。在發生主放電的過程中，會有很大的雷電流產生，導致配電變壓器發生損壞的根源就是這種雷電流。

1.2 雷擊的特點與種類

（1）瞬間放電，雷擊整個放電的完成通常都在6?s以內；（2）雷擊現象具有很大的沖擊電流，其電流可達幾萬安培甚至幾十萬安培；（3）其產生的電壓具有很高峰值，感應電壓甚至可達億伏左右；（4）雷擊產生的電流具有很大的變化梯度，雷電流有極強的破壞力。

2 配電變壓器雷害事故的原因

雷擊對配電變壓器的損害主要是通過“正、逆變換”的過電壓來實現的，而在這兩種變換中損害最大的是逆變換過電壓。造成配電變壓器雷害事故的原因主要有六個方面：（1）安裝配電變壓器時，沒有科學、合理地選擇安裝位置；（2）沒有對避雷器做交接試驗便進行安裝，當避雷器出現故障后檢出的不及時；（3）沒有按照相關規程來設計避雷器的接地引下線截面。當出現雷擊現象后極易造成燒斷接地引下線，導致雷電流無法順利向大地泄入；（4）配電變壓器避雷設備裝設的不足，如在部分農村避雷器僅裝置在變壓器的高壓側，低壓側則不裝設；（5）缺乏完善的防雷接地裝置，如部分避雷器存在過長的引下線；（6）接地級存在過大的接地電阻值。具體接地電阻阻值可按表1選取：

3 配電變壓器接線方式與受雷害的關系

3.1 避雷器只裝設在高壓側的接地方式

避雷器只裝設在配電變壓器高壓側的防雷保護可分為兩種：（1）對避雷器進行單獨接地，這種接地方式可能損壞配電變壓器的絕緣，存在很大的缺陷；（2）3點同時接地，這種方式具有既簡單又經濟的特點，適合應用在一些雷少的地區，如平原地區等，其具體分別如圖1與圖2所示：

3.2 雙側都有避雷器裝設的三點一地方式

人們在長期的生產實踐中發現雷擊破壞了配電變壓器的同時也會對一些電度表、電動機等一些低壓設備形成破壞，由此可以推斷低壓線路上產生的雷擊過電壓與配電變壓器遭受的雷擊損壞也有一定關系，所以我們可通過把氧化鋅避雷器裝設在低壓側的方式來防止過電壓在低壓側的出現，進而更完善地對高壓側進行保護。其具體示意圖如圖3所示：

3.3 變壓器高壓側串聯電抗器

通過電抗器的串聯，一方面可以使變壓器繞組上出現的雷電波陡度降低，對繞組的電位分布進行改善；另一方面還可以產生一種正反射波作用于雷電波上，把雷電壓幅度提高，使避雷器動作加快，這樣可以把雷電波損害變壓器的力度降到最低。其具體接線圖如圖4所示：

4 提高配電變壓器防雷可靠性的措施

配電變壓器進行防雷保護的基本理念是：在變壓器側裝設避雷器與接地，以實現雷電波陡度與幅值的降低。在提高變壓器防雷可靠性的工作中，我們也應以這一工作為中心開展，具體措施大致可分為下列五個

方面：

4.1 定期試驗與維護避雷器的性能

在檢修與清掃配電線路時，要注重試驗避雷器的性能，每次試驗完成后要建立相應的數據檔案，對避雷器的工作情況仔細認真分析，以便在第一時間發現并排除隱患，要及時更換那些存在缺陷的、不合格的避雷器，要把避雷器的在線監測工作做好，若發現避雷器泄露的電流出現變多，這就預示著避雷器可能要出現故障。此外要把避雷器的防污清掃工作做好，要確保接地引下線的可靠穩定接地，不要用螺栓或接地網來充當避雷器的接地引下線，因為這樣很容易使電網的接地出現短路現象。

4.2 合理選用避雷器

避雷器的保護性能會影響到配電變壓器上出現的過電壓情況，氧化鋅避雷器與其它避雷器相比，不但反應靈敏、殘壓小，而且非線性效果好，建議在雷電多發地區應使用氧化鋅避雷器防雷。由于當前避雷器出現了很多種，并且不同種類之間具有很大的性能差異，這就需要相關設計以及施工人員對常用變壓器的種類、電壓等級以及適合使用的場所要比較熟悉，選用的避雷器要與線路的額定電壓相符，在裝設避雷器前要做好避雷器的各項耐壓、泄露試驗以及測定好變壓器的絕緣，要使用各項指標都合格的變壓器，此外，對于一些使用年限以及達到變壓器額定使用年限的變壓器，要及時進行

更換。

4.3 在配電變壓器進線處加裝電抗器

對于一些雷電多發地區，配電變壓器的損壞率通常都較高，對于這些地區建議通過在配電變壓器進線處加裝電抗器的方式進行防雷，其具體接線如圖4所示，或采用裝設平衡繞組的方式進行防雷，這樣可以有效防止各種雷電流的侵入，更好地保護變壓器。

4.4 在裝設避雷器時應盡量靠近配電變壓器

在裝設各種避雷器時，一方面要盡可能地離配電變壓器近些，另一方面要把各種連接線的長度盡量縮短，這樣可以使連接線上雷電電流的壓降減小，在雷擊侵入波陡度一定的情況下，避雷器距離變壓器越遠，這樣就會有越多的殘壓出現在變壓器上，若裝設的避雷器距離變壓器特別遠，那么避雷器的保護作用也將失效。

4.5 要確保避雷器接地線可靠連接

若避雷器接地線不能很好地接觸于接地裝置，這樣在雷擊現象出現后，避雷器的保護作用也就無從談起，我們在實際工作中發現，很多配電變壓的雷擊損壞都是由于這一現象引起的。對于這種現象我們不但要經常測量避雷器的接地電阻，而且要定期拆開各個接點，測試接地情況，要確保各個接點的接地電阻值都要符合規程要求，這樣避雷器才能對配電變壓器起到相關保護

作用。

5 結語

總之，造成配電變壓器雷擊損壞的主要根源是雷電的正、逆變換過程，限制侵入配電變壓器的雷電流幅值，可以有效降低雷電對配電變壓器的損壞。對于配電變壓器的防雷來說是一項綜合課題，有多種措施都可以保護配電變壓器，在實際選擇時我們要全面考慮各項保護措施的綜合性價比，并且要不斷總結變壓器防雷實際工作經驗，這樣才能全面提升變壓器的防雷保護能力，更好地保障我國電網的安全、穩定運行。

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作者簡介：周開峰（1982-），男，河北衡水人，供職于國網河北省電力公司保定供電分公司，工程碩士，研究方向：變電檢修管理、配網工程管理。

（責任編輯：秦遜玉）